На сегодняшний день существует ряд способов снижения энергопотребления Arduino за счет изменения аппаратной части или модификации кода. Однако есть также способы снизить энергопотребление Arduino, добавив несколько простых внешних схем.
В данном материале мы разработаем несколько внешних схем для управления потоком энергии к нашему Arduino, чтобы внешне регулировать поток энергии. Схемы, представленные в этой статье, должны использоваться и работать лучше всего, когда вы хотите увеличить срок службы при батарейном питании в любом проекте Arduino с использованием датчиков.
В проектах на базе Arduino, таких как метеостанции, регистраторы данных или другие системы мониторинга, нет необходимости обеспечивать их питание 24 часа в сутки. Вместо этого мы можем включить проект на несколько секунд в выбранный интервал времени. Например, мы можем включать проект на 30 секунд каждые 5-10 минут. Это полностью отключило бы систему Arduino на большую часть времени, сэкономив много энергии. В вышеуказанных ситуациях и проектах Arduino периодически считывает значения датчиков и сохраняет показания или передает их через Wi-Fi или Bluetooth, а затем переходит в состояние ожидания. Перевод Arduino в спящий режим на некоторое время может снизить энергопотребление. На данный момент знайте, что энергопотребление стабилизатора или других периферийных устройств на плате очень велико и потребляет большую часть энергии.
Поскольку мы должны подключать питание на Arduino через определенные промежутки времени, нам нужна схема таймера. Что может быть лучше, чем использование микросхемы 555 для этой работы? Мы будем использовать микросхему 555 в нестабильном режиме для определения времени включения и выключения. Однако проблема в том, что коэффициент заполнения 555 никогда не может быть 50% или ниже, поэтому нам нужен логический инвертор на выходе. Зная это, предположим, что ВЫСОКИЙ сигнал времени включения составляет 30 секунд, а НИЗКИЙ сигнал составляет пять минут. Микросхема 555 в нестабильном режиме – это очень популярная схема, в которой нам нужно выбрать номиналы резисторов и времязадающих конденсаторов, чтобы определить продолжительность цикла ВКЛ/ВЫКЛ. Далее приведена типичная схема микросхемы 555 в нестабильном режиме.
Значения компонентов: С – 200 мкФ, R1 – 2 МОм, R2 – 220 кОм.
При таком схемотехническом подходе мы можем достичь коэффициента заполнения 91%. После использования логического инвертора он будет около 9% в соответствии с потребностями нашего приложения. Наш вентиль НЕ состоит из NPN-транзистора. Когда ВЫСОКИЙ триггерный импульс проходит к базе транзистора, он становится активным, и на выходе устанавливается низкий уровень, в противном случае выход остается ВЫСОКИМ. Подключаем выход с ИМС к реле 5В и при переключении реле питание питает Arduino.
Давайте рассмотрим пример, где мы используем солнечную панель в качестве внешнего источника питания, потому что проблема найти розетку в удаленных местах, где обычно используются метеостанции или регистраторы данных. Из-за этого вам понадобится аккумулятор и солнечная панель с модулем зарядки и модулем повышающего преобразователя. Цель здесь состоит в том, чтобы сначала сделать схему зарядного устройства на солнечной батарее.
Мы будем использовать модуль зарядного устройства литиевой батареи TP4056 для зарядки аккумулятора 18560. Модуль TP4056 представляет собой модуль зарядного устройства литиевой батареи micro USB 5V 1A, он работает с линейным методом зарядки и предлагает регулируемый ток заряда от 50 мА до 1 А с помощью регулировочного резистора. По умолчанию номинал впаянного резистора равен 1,2 кОм. Он также имеет светодиодные индикаторы, указывающие на завершение зарядки. Для питания нашего Arduino от батареи нам понадобится модуль повышающего преобразователя для достижения стабильного выходного напряжения 5 В.
Итак, мы сделали нашу электростанцию на основе солнечной панели, давайте сравним энергопотребление в спящем режиме и при внешней схеме. В спящем режиме: потребляемый ток во время включения: 51,7 мА, потребляемый ток в выключенном состоянии: 34,9 мА. С внешней цепью: потребляемый ток во время включения: 92 мА, потребляемый ток во время ВЫКЛ: 0,8 мА.
В результате вы можете видеть, что в течение большей части времени энергопотребление с внешней цепью заметно ниже по сравнению со стандартным спящим режимом.
Следующая схема отключает питание Arduino до тех пор, пока датчик не получит высокий уровень сигнала. Например, при использовании этой схемы в таком проекте, как ИК-детектор движения, она будет подавать питание на Arduino, когда датчик что-то обнаружит, и технически скажет, когда датчик посылает ВЫСОКИЙ импульс.
Схема собрана на основе на P-канального MOSFET-транзистора и пары NPN-транзисторов. Когда на схему подается ВЫСОКИЙ импульс, транзистор Т1 открывается, и энергия достигает базы транзистора Т2. Таким образом, на выводе затвора MOSFET установлен низкий уровень, и это позволяет току проходить через MOSFET, и плата получает питание. Таким образом, приведенные в данном материале две внешние схемы могут снизить энергопотребление ваших проектов Arduino и помочь увеличить срок службы батареи.
© digitrode.ru